로켓 엔진 테스트: 추력, 압력 및 진동 특성

Know your rocket engine by heart – with Kistler test and measurement technology

로켓은 특히 발사 시 매우 높은 응력에 노출됩니다. 작동 중 오작동을 방지하기 위해 로켓 구성품, 특히 로켓 엔진은 광범위한 테스트와 검사를 거칩니다. 예를 들어, 새 로켓 엔진 또는 개조된 로켓 엔진은 연소 불안정성이 발생하지 않도록 테스트해야 합니다. 액체 추진체를 사용할 때는 공급 메커니즘을 특성화하고 최적화해야 합니다. 안전한 로켓 발사를 위해서는 동적 점화 압력을 측정하는 것이 필수적입니다.

Up to 750 Hz

High-frequency dynamic force measurement

Up to 700 °C

Dynamic pressure measurement directly in the combustion chamber: with high-temperature sensors (operational 1000 °C for short duration)

Cryogenic

Dynamic characterization of liquid propellant fuel supply with piezoelectric pressure and acceleration sensors

Long-term measurement

of static pressure with piezoresistive pressure sensors

High temperature accelerometers allow for precise monitoring of pressure pulsations and fluctuations in rocket engines.

추력, 동적 압력 및 진동 특성

고체 로켓의 경우 고체 추진체의 연비, 또는 액체 로켓의 경우 연료 혼합물이 로켓 엔진 설계자들에게는 중요한 관심사입니다. 엔진 자체의 추력을 특성화하면 지정된 노즐 설계로 얼마나 많은 추력을 생산할 수 있는지 명확하게 이해할 수 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 연소 물질의 특정 자극을 계산하고 점화, 연소, 스위치 OFF와 같은 로켓 엔진 작동 중 다양한 단계를 연구할 수 있습니다. 압전 기술에 기반한 맞춤형 6 컴포넌트 동력계는 이러한 분석에 많이 사용됩니다.

또한 이러한 접근 방식은 연료 구성 요소의 분사 및 혼합, 점화 시간 및 연소에 대한 심층적인 이해를 제공합니다. 즉, 로켓 엔진의 안정적인 성능을 검증하고 추진 기술의 개발을 촉진하는 데 필수적인 지식을 제공합니다. Kistler의 압전형 압력 및 가속 센서는 극한의 연소실 환경에서 발생하는 문제를 해결하는 데 필요한 초고온 안정성과 동력학의 극한의 범위를 포괄합니다.

높은 고유 주파수

로켓 엔진의 종류에 따라 추력 특성화 시 고주파 동적 측정이 중요합니다. 포스 솔루션의 고유 주파수는 최소 1,500~3,000Hz이어야 합니다.

범위

Kistler의 단일 및 멀티 컴포넌트 포스 센서를 동력계에 구성하여 특정 응용 분야의 요구사항을 충족시킬 수 있으므로 요구사항이 진화함에 따라 다른 동력계 설계에 채택할 수 있는 유연성이 보장됩니다.

조정력

Kistler의 단일 및 멀티 컴포넌트 포스 센서를 동력계에 구성하여 특정 응용 분야의 요구사항을 충족시킬 수 있으므로 요구사항이 진화함에 따라 다른 동력계 설계에 채택할 수 있는 유연성이 허용됩니다.

Static pressure monitoring and characterization

정압 모니터링 및 용도

마지막으로, 정압 모니터링은 로켓 엔진 테스트 과정에서 가장 중요한 측정 중 하나이며 로켓 엔진 테스트 벤치에서 실시됩니다. 정압 모니터링에는 추진체 유량을 모니터링 및 제어하는 것은 물론 연소실의 정압 측정도 포함됩니다. 액체 추진 로켓 엔진의 추진체 흐름을 모니터링하고 제어하려면 정압 센서가 필요합니다. Kistler의 압저항식 압력 센서는 공동이 에칭된 미세 가공 실리콘 센서 소자를 사용하며 실리콘 오일 주입 캡슐과 호환되는 유체를 사용하는 응용 분야에 적합합니다.

주파수 응답

장기 정압 측정에는 준 정적 작동만 허용하는 압전 센서와 달리 0Hz에서 최대 2kHz까지 고유 작동을 하는 압저항 기술이 필요합니다.

폭발 안전

압력 센서의 사용 및 설치에 따라 폭발성 환경에 대한 자체적인 보호가 필요할 수 있습니다.

장기적인 안정성

압저항형 압력 센서는 연간 0.1%의 장기 안정성을 제공하는 오일 주입 및 공동이 에칭된 미세 가공 실리콘 센서 소자를 사용합니다.

Combustion instability investigations use high-temperature Type 6021A pressure and Type 8209A acceleration sensors

Dynamic pressure and vibration monitoring

In depth understanding of injection of fuel components and their mix, ignition time and combustion is absolutely essential in order to verify the reliable performance of a rocket engine and to drive the development of propulsion technologies. Piezoelectric pressure and acceleration sensors from Kistler span the extreme range of ultra-high temperature stability and dynamics required to tackle the challenges encountered in extreme thrust chamber environments.

Ultra-high-temperature accelerometers

Sensors can be mounted close to the combustion chamber and are the preferred choice for optimized combustion instability measurement. In such applications, temperatures can reach up to 550 °C (930 °F).

Cryogenic accelerometers and pressure sensors

The cryogenic piezoelectric accelerometers and pressure sensors span an outstanding temperature range down to -196 °C (-320 °F).

High-pressure sensors for ignition

While measuring during the ignition phase, highly dynamic high pressure sensors will detect high pressure peaks, very high and fast rising thermal shock events with very harsh sensor diaphragm exposure.